基于FDA事故致因模型的鐵路行車安全管理研究*

郭 勇，陽(yáng)富強(qiáng)

(福州大學(xué) 環(huán)境與安全工程學(xué)院，福建 福州 350116)

0 引言

隨著國(guó)家綜合實(shí)力的提高，我國(guó)鐵路運(yùn)輸業(yè)得到了迅猛發(fā)展，鐵路運(yùn)營(yíng)里程增加，運(yùn)營(yíng)速度加快，路網(wǎng)密度不斷增大。然而，2016—2019年間，全國(guó)發(fā)生多 起鐵路行車較大事故，累計(jì)死亡人數(shù)為3 475人[1]。由此可見(jiàn)，鐵路運(yùn)輸在為人們的生活提供便利之余，也不能忽略其運(yùn)營(yíng)過(guò)程中存在的安全問(wèn)題。事故致因模型主要用于分析事故發(fā)生的過(guò)程及后果，有助于指導(dǎo)人們認(rèn)識(shí)事故產(chǎn)生原因及發(fā)展規(guī)律。常用事故致因模型有：海因里希事故因果連鎖理論[2]、博德現(xiàn)代事故因果連鎖理論[3]、軌跡交叉理論[3]、瑞士奶酪模型[4]、STAMP (Systems Theoretic Accident Model and Processes)模型[5]、2-4模型[6]等。目前，我國(guó)關(guān)于鐵路行車事故成因的研究主要分為2個(gè)方面。一方面，圍繞鐵路行業(yè)發(fā)生的重大事故開(kāi)展研究，從中吸取教訓(xùn)，如“4·28膠濟(jì)鐵路特大交通事故”[7]、“7·23”甬溫線特別重大鐵路交通事故[8]。另一方面，從人、設(shè)備、環(huán)境、管理4方面開(kāi)展縱向研究，王卓等[9]采用灰色系統(tǒng)理論從人員、設(shè)備、天氣等方面分析事故致因，確定了不同事故類型中各影響因素的主次關(guān)系；張玥等[10]將影響鐵路危險(xiǎn)品運(yùn)輸系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)因素劃分為人、貨物、環(huán)境、管理、設(shè)備5類，并利用STAMP-ISM模型探究事故致因因素之間的相互關(guān)系。

同時(shí)，國(guó)外也十分重視鐵路行車安全管理工作。一方面，統(tǒng)計(jì)分析研究人的失誤對(duì)行車事故的影響，如Baysari等[11]運(yùn)用HFACS(人為因素分析和分類系統(tǒng))對(duì)澳大利亞40份鐵路安全調(diào)查報(bào)告開(kāi)展研究，得出近1/2的事故由工作人員對(duì)設(shè)備的檢修和維護(hù)工作不到位造成；Kyriakidis等[12]對(duì)1945—2012年間涉及人為錯(cuò)誤的鐵路事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，以確定影響人的績(jī)效并導(dǎo)致人為錯(cuò)誤的因素?cái)?shù)量和類型是否發(fā)生了變化。此外，某些國(guó)家開(kāi)發(fā)出一系列行車系統(tǒng)，使鐵路行車工作更加智能化、自動(dòng)化，如日本新干線高速鐵路行車系統(tǒng)(COSMOS)、德國(guó)防災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)(MAS90)、法國(guó)TVM430行車系統(tǒng)。

隨著人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)的發(fā)展，信息在安全生產(chǎn)管理中占有重要地位。鐵路行車系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，涉及到大量信息，確保安全信息的正常流動(dòng)是保證鐵路安全運(yùn)營(yíng)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)事故致因模型存在缺乏對(duì)組織外部因素的研究、事故致因因素之間邏輯關(guān)系不明確等缺陷。而FDA事故致因模型考慮到組織內(nèi)外的事故致因因素和它們之間的相互關(guān)系，突出安全信息的循環(huán)和流動(dòng)，更具有科學(xué)性、有效性、邏輯性及完整性。此外，鮮有學(xué)者從安全信息的角度對(duì)鐵路行車事故的發(fā)生原因進(jìn)行深入分析研究。鑒于此，本文基于安全信息視角，結(jié)合鐵路運(yùn)營(yíng)實(shí)際建立FDA事故致因模型，進(jìn)一步探究鐵路交通事故致因模式，并以“4·28膠濟(jì)鐵路特別重大交通事故”為例，論證該模型具有實(shí)用性。

1 事故模型構(gòu)建

1.1 理論基礎(chǔ)

FDA事故致因模型基于安全信息視角和管理科學(xué)、行為科學(xué)知識(shí)，按照系統(tǒng)安全行為識(shí)別、處理安全信息的方法，構(gòu)建“安全預(yù)測(cè)→安全決策→安全執(zhí)行”的系統(tǒng)安全行為鏈；并通過(guò)安全信息流動(dòng)將個(gè)體、自組織、他組織3個(gè)不同層面事故致因子模型連接起來(lái)，構(gòu)成完整的事故致因模型[13]。

1.2 模型構(gòu)建

根據(jù)鐵路行車事故致因原理，以“安全預(yù)測(cè)→安全決策→安全執(zhí)行”為主線，從行車人員、鐵路運(yùn)輸企業(yè)和國(guó)家鐵路局3個(gè)層面，構(gòu)建鐵路行車FDA事故致因模型，如圖1所示。模型構(gòu)成要素及各指標(biāo)含義如下：

圖1 鐵路行車事故致因模型Fig.1 Accident causation model of railway operation accidents

1)個(gè)體、自組織和他組織。個(gè)體是事故直接涉事者，屬于組織內(nèi)部，指鐵路行車人員；自組織是事故發(fā)生主體組織，屬于組織內(nèi)部，指鐵路運(yùn)輸企業(yè)；他組織是間接涉事組織，屬于組織外部，指國(guó)家鐵路局。

2)安全預(yù)測(cè)(F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3)、安全決策(D1，D2，D3)、安全執(zhí)行(A1，A2，A3)。安全預(yù)測(cè)是根據(jù)系統(tǒng)安全信息揣度未來(lái)狀態(tài)，如行車人員預(yù)測(cè)列車不安全狀態(tài)；鐵路運(yùn)輸企業(yè)查找安全問(wèn)題；國(guó)家鐵路局分析鐵路安全監(jiān)管工作存在的問(wèn)題。安全決策指根據(jù)安全預(yù)測(cè)信息，行車人員擬定相應(yīng)對(duì)策、下達(dá)調(diào)度命令；鐵路運(yùn)輸企業(yè)建立安全管理制度；國(guó)家鐵路局制定鐵路發(fā)展規(guī)劃，加強(qiáng)體制改革等。安全執(zhí)行指根據(jù)決策方案，行車人員執(zhí)行指令；鐵路運(yùn)輸企業(yè)落實(shí)制度；國(guó)家鐵路局實(shí)施新的法規(guī)、規(guī)劃等。

3)行為正確與行為失誤。N1，N2，N3分別表示行車人員、鐵路運(yùn)輸企業(yè)、國(guó)家鐵路局行為失誤模式，Ni1(i=1，2，3)，Ni2(i=1，2，3)，Ni3(i=1，2，3)分別表示安全預(yù)測(cè)、決策、執(zhí)行失誤。Y1，Y2，Y3分別表示行車人員、鐵路運(yùn)輸企業(yè)、國(guó)家鐵路局行為正確模式，Yi1(i=1，2，3)，Yi2(i=1，2，3)，Yi3(i=1，2，3)分別表示安全預(yù)測(cè)、決策及執(zhí)行行為正確。

4)必要安全信息充分、缺失。Mi(i=1，2，3)分別表示行車人員運(yùn)行列車、鐵路運(yùn)輸企業(yè)制定安全管理方案、國(guó)家鐵路局制定發(fā)展規(guī)劃時(shí)所需的必要安全信息缺失，Mi(i=1，2，3)表示必要安全信息充分。

5)安全欺騙(C)。C1主要指行車人員的違章、違規(guī)、違法行為；C2主要指鐵路運(yùn)輸企業(yè)安全文化存在問(wèn)題及違反上級(jí)命令、法律法規(guī)等；C3指政府安全文化薄弱等。

6)安全(S)。S1指列車安全運(yùn)行；S2指鐵路運(yùn)輸企業(yè)的有效管理，包括安全管理制度的落實(shí)、良好安全文化氛圍的建立等；S3指國(guó)家鐵路局的有效監(jiān)管，包括法律法規(guī)的適用、規(guī)章的落實(shí)等。

7)其他。W表示不安全物態(tài)，指列車自動(dòng)控制系統(tǒng)，包括列車自動(dòng)防護(hù)、駕駛、監(jiān)督子系統(tǒng)等；G1表示行車事故發(fā)生或擴(kuò)大；G2表示鐵路運(yùn)輸企業(yè)安全管理存在缺陷；G3表示國(guó)家鐵路局安全監(jiān)管存在漏洞。

2 基于FDA的鐵路行車事故致因模型分析

2.1 個(gè)體事故致因模型分析

鐵路行車工作包括列車駛離車站、抵達(dá)車站、區(qū)間行駛、調(diào)車作業(yè)等，涉及的行車人員包括司機(jī)、調(diào)車長(zhǎng)、連接員、值班員、信號(hào)員、列檢員等[14]。嚴(yán)格意義上來(lái)說(shuō)，只有從事和參與鐵路行車的全體人員對(duì)鐵路行車未來(lái)的安全狀態(tài)進(jìn)行正確的安全預(yù)測(cè)、決策和執(zhí)行，才能避免事故發(fā)生。個(gè)體層面事故域如式(1)：

(1)

1)行車人員行動(dòng)失誤(N1)和不安全物態(tài)(W)是事故直接原因，且只有二者同時(shí)存在，事故才會(huì)發(fā)生。行車人員安全預(yù)測(cè)、決策和執(zhí)行環(huán)節(jié)中任何一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤(N11，N12，N13)，都會(huì)導(dǎo)致行動(dòng)失誤。

圖2 行車人員必要安全信息Fig.2 Necessary safety information of operation personnel

3)若行車人員安全預(yù)測(cè)、決策、決策執(zhí)行行為均正確(Y11，Y12，Y13)，則列車處于安全狀態(tài)(S1)。

2.2 自組織事故致因模型分析

鐵路運(yùn)輸企業(yè)工作職責(zé)包括：依照相關(guān)法律法規(guī)，擬定安全管理制度；增強(qiáng)對(duì)從業(yè)人員安全培訓(xùn)和教育；加強(qiáng)鐵路運(yùn)輸過(guò)程中安全防護(hù)；完善設(shè)施設(shè)備檢修防護(hù)制度；制定應(yīng)急措施等。鐵路運(yùn)輸企業(yè)履行職責(zé)可有效減少行車事故發(fā)生。根據(jù)鐵路運(yùn)輸企業(yè)工作職責(zé)及自組織事故致因模型，得出自組織層面事故域如式(2)：

(2)

1)鐵路運(yùn)輸企業(yè)層面的原因是事故間接原因。鐵路運(yùn)輸企業(yè)管理層行為錯(cuò)誤(N2)會(huì)直接導(dǎo)致企業(yè)安全管理存在缺陷(G2)，進(jìn)而導(dǎo)致車組人員行為錯(cuò)誤，間接引發(fā)事故。鐵路運(yùn)輸企業(yè)管理層安全預(yù)測(cè)、決策、執(zhí)行行為中任何一個(gè)出現(xiàn)錯(cuò)誤(N21，N22，N23)，都會(huì)引起行為錯(cuò)誤模式。

2)鐵路運(yùn)輸企業(yè)系統(tǒng)安全行為均正確(Y21，Y22，Y23)可保證安全管理工作高效推進(jìn)(S2)。若鐵路運(yùn)輸企業(yè)制定安全管理方案所需的必要安全信息充分(M2)，但存在安全欺騙行為(C2)，或必要安全信息不充分(M2)，則可能會(huì)導(dǎo)致行為錯(cuò)誤，使安全管理出現(xiàn)漏洞。鐵路運(yùn)輸企業(yè)必要安全信息包括安全預(yù)測(cè)信息(氣象條件、從業(yè)人員業(yè)務(wù)技能、鐵路設(shè)備運(yùn)行情況等)、安全決策信息(企業(yè)安全生產(chǎn)運(yùn)行情況、鐵路行業(yè)安全法律法規(guī)等)、安全執(zhí)行信息(企業(yè)整體運(yùn)行情況及各部門職責(zé)、安全管理規(guī)章制度建設(shè)情況等)。

2.3 他組織事故致因模型分析

國(guó)家鐵路局的有效監(jiān)管對(duì)于維護(hù)鐵路安全穩(wěn)定的良好局面具有重要的作用。根據(jù)國(guó)家鐵路局工作職責(zé)可將安全監(jiān)管分為監(jiān)測(cè)分析鐵路運(yùn)行情況、行業(yè)現(xiàn)狀評(píng)估、起草法律法規(guī)及規(guī)章草案、制定鐵路發(fā)展規(guī)劃、執(zhí)行發(fā)展規(guī)劃等幾個(gè)階段。根據(jù)上述階段及他組織事故致因模型，可以得出他組織層面的事故域如式(3)：

(3)

1)國(guó)家鐵路局層面的原因是鐵路行車事故間接原因。國(guó)家鐵路局行為錯(cuò)誤(N3)會(huì)直接導(dǎo)致安全監(jiān)管存在漏洞(G3)，間接導(dǎo)致鐵路企業(yè)行為錯(cuò)誤，從而使得車組人員行為錯(cuò)誤，最終引發(fā)事故。

2)與個(gè)體、自組織事故致因模型一樣，為了避免安全監(jiān)管漏洞，國(guó)家鐵路局應(yīng)保證系統(tǒng)安全行為不存在失誤(即確保Y31→Y32→Y33子鏈形成，而不會(huì)出現(xiàn)N31，N32，N33)。同時(shí)，國(guó)家鐵路局也應(yīng)保證行使安全監(jiān)管職責(zé)所需的必要安全信息充足(M3)，避免安全欺騙行為(C3)。國(guó)家鐵路局必要安全信息如圖3所示。

圖3 國(guó)家鐵路局必要安全信息Fig.3 Necessary safety information of National Railway Administration

3 鐵路行車事故安全管理重要環(huán)節(jié)

結(jié)合模型和式(1)～(3)可得整體事故致因鏈如式(4)：

(4)

公式(4)包括2條事故致因主鏈和6條事故致因子鏈。子鏈中個(gè)體、自組織、他組織行為錯(cuò)誤模式的形成源于安全預(yù)測(cè)、決策、執(zhí)行環(huán)節(jié)出現(xiàn)錯(cuò)誤(N11，N12，N13，N21，N22，N23，N31，N32，N33)，具體有2種情況：第1，各層面解決安全問(wèn)題所需的必要安全信息缺失(M1，M2，M3)；第2，必要安全信息充足(M1，M2，M3)，但存在安全欺騙行為(C1，C2，C3)。行車事故發(fā)生或擴(kuò)大(G1)的直接原因源于個(gè)體層面，個(gè)體行為失誤由自組織安全管理缺陷(G2)引起，自組織安全管理缺陷由他組織安全監(jiān)管漏洞(G3)引起。

1)從破壞事故主鏈形成的角度來(lái)看，為了防止形成事故主鏈，國(guó)家鐵路局做好安全監(jiān)管工作，鐵路運(yùn)輸企業(yè)避免安全管理缺陷，行車人員防止出現(xiàn)行為失誤。

2)從破壞3條事故子鏈形成的角度來(lái)看，行車人員、鐵路運(yùn)輸企業(yè)、國(guó)家鐵路局3個(gè)層面的行為失誤模式主要是由必要安全信息的缺失和安全欺騙行為引起的。

必要安全信息缺失是引起鐵路行車事故的根本原因。個(gè)體層面，鐵路行車人員應(yīng)具備良好的專業(yè)素養(yǎng)和豐富的行車經(jīng)驗(yàn)；自組織層面，鐵路運(yùn)輸企業(yè)應(yīng)遵守法律法規(guī)，做好設(shè)備日常維修工作等；他組織層面，鐵路局應(yīng)緊盯鐵路行業(yè)安全關(guān)鍵和薄弱環(huán)節(jié)，推動(dòng)行業(yè)監(jiān)管體制機(jī)制建設(shè)等。安全欺騙行為是引發(fā)鐵路行車事故的另一個(gè)根本原因。鐵路運(yùn)輸企業(yè)應(yīng)設(shè)置懲罰制度來(lái)治理違章行為，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度和上級(jí)命令，注重企業(yè)安全文化建設(shè)。國(guó)家鐵路局應(yīng)吸收企業(yè)安全文化建設(shè)的先進(jìn)理論與經(jīng)驗(yàn)等建立政府安全文化體系[15]。

3)從防止不安全物態(tài)的角度，鐵路運(yùn)輸企業(yè)應(yīng)保證列車自動(dòng)控制系統(tǒng)正常有效運(yùn)行，定期對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修維護(hù)，不斷完善系統(tǒng)，使得在列車運(yùn)行參數(shù)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)做出調(diào)整，保障列車安全運(yùn)行。

4 案例分析

2008年4月28日4時(shí)41分，北京至青島的T195次列車下行到膠濟(jì)線時(shí)，客車尾部第9～17節(jié)車廂脫軌，與上行的煙臺(tái)至徐州的5034次旅客列車相撞，致使機(jī)車和5節(jié)車廂脫軌，造成72人死亡，416人受傷?，F(xiàn)以該起事故為例，論證FDA模型的實(shí)用性。該事故是一起典型的責(zé)任事故，能與FDA事故致因模型相契合。此外，國(guó)務(wù)院成立事故專項(xiàng)調(diào)查組，并出具事故調(diào)查報(bào)告，為利用該模型分析提供了可靠依據(jù)。

4.1 個(gè)體事故致因模型分析

事故調(diào)查報(bào)告顯示，事故直接原因是T195次列車嚴(yán)重超速。個(gè)體層面，導(dǎo)致列車嚴(yán)重超速的原因是行車人員行為失誤和不安全物態(tài)。行車人員行為失誤指行車人員沒(méi)有做到對(duì)列車未來(lái)狀態(tài)的安全預(yù)測(cè)、決策和執(zhí)行，是由必要安全信息缺失或安全欺騙行為導(dǎo)致的。其中，安全欺騙行為指在調(diào)度命令行文不清晰的情況下，調(diào)度員盲目修改運(yùn)監(jiān)器數(shù)據(jù)；由于缺乏必要安全信息導(dǎo)致的行車人員行為失誤見(jiàn)表1。不安全物態(tài)指在運(yùn)監(jiān)器中的速度數(shù)據(jù)與現(xiàn)場(chǎng)限速標(biāo)志不符的情況下，自動(dòng)控制系統(tǒng)沒(méi)有做到及時(shí)調(diào)整。

表1 行車人員行為錯(cuò)誤模式分析Table 1 Analysis on erroneous behavior patterns of operation personnel

4.2 自組織事故致因模型分析

在此次事故中，濟(jì)南鐵路局工作職責(zé)履行不到位導(dǎo)致的必要安全信息缺乏、企業(yè)安全文化薄弱引起的企業(yè)運(yùn)營(yíng)問(wèn)題和員工安全意識(shí)缺乏等安全欺騙行為使管理層安全行為出現(xiàn)錯(cuò)誤，間接導(dǎo)致事故發(fā)生。鐵路運(yùn)輸企業(yè)行為錯(cuò)誤模式分析見(jiàn)表2。

表2 鐵路運(yùn)輸企業(yè)行為錯(cuò)誤模式分析Table 2 Analysis on erroneous behavior patterns of railway transportation enterprises

4.3 他組織事故致因模式分析

此次事故是一起典型的人為責(zé)任事故，事故暴露出國(guó)家鐵路局在事發(fā)時(shí)期的安全監(jiān)管存在問(wèn)題。事發(fā)時(shí)，國(guó)家鐵路局為凸顯政績(jī)，片面抓提速，沒(méi)有做好行業(yè)現(xiàn)狀的評(píng)估、鐵路安全問(wèn)題的整治、質(zhì)量監(jiān)督管理及安全文化建設(shè)等工作，導(dǎo)致必要安全信息缺乏和安全欺騙行為，間接引發(fā)事故。具體分析見(jiàn)表3。

表3 國(guó)家鐵路局行為錯(cuò)誤模式分析Table 3 Analysis on erroneous behavior patterns of National Railway Administration

4.4 基于FDA事故致因模型的綜合分析

根據(jù)FDA事故致因模型，“4·28膠濟(jì)鐵路特別重大交通事故”直接原因是由行車人員失誤和不安全物態(tài)導(dǎo)致的T195次列車嚴(yán)重超速，間接原因是國(guó)家鐵路局安全監(jiān)管漏洞和濟(jì)南鐵路局安全管理缺陷，根本原因是必要安全信息缺失與安全欺騙行為。整體事故致因鏈為“國(guó)家鐵路局行為失誤(N3)→國(guó)家鐵路局安全監(jiān)管存在漏洞(G3)→濟(jì)南鐵路局行為失誤(N2)→濟(jì)南鐵路局安全管理存在缺陷(G2)→行車人員行為錯(cuò)誤(N1)”；“行車人員行為錯(cuò)誤(N1)∧不安全物態(tài)(W)→事故發(fā)生(G1)”。因此，安全信息對(duì)于安全管理至關(guān)重要。國(guó)家鐵路局應(yīng)做好安全監(jiān)管工作，加強(qiáng)政府安全文化建設(shè)；濟(jì)南鐵路局應(yīng)完善安全管理規(guī)章制度，認(rèn)真履行職責(zé)，加強(qiáng)企業(yè)安全文化建設(shè)；行車人員應(yīng)做好本職工作，不斷提升個(gè)人專業(yè)素質(zhì)和安全意識(shí)。

5 結(jié)論

1)通過(guò)構(gòu)建FDA事故致因模型，得出鐵路行車事故直接原因是行車人員行動(dòng)失誤和列車不安全物態(tài)，間接原因是鐵路運(yùn)輸企業(yè)安全管理缺陷、國(guó)家鐵路局安全監(jiān)管漏洞，根本原因是行車人員、鐵路運(yùn)輸企業(yè)、國(guó)家鐵路局必要安全信息的缺失和安全欺騙行為。

2)鐵路行車安全管理應(yīng)主要從3個(gè)方面開(kāi)展：加強(qiáng)各組織間安全信息交流與合作，破壞“國(guó)家鐵路局→鐵路運(yùn)輸企業(yè)→行車人員”事故致因主鏈；確保各組織層面必要安全信息充分和避免違規(guī)、違章指揮等安全欺騙行為來(lái)阻斷事故致因子鏈的形成；保證列車自控系統(tǒng)有效運(yùn)行以防止不安全物態(tài)。

3)以“4·28膠濟(jì)鐵路特別重大交通事故”為例，運(yùn)用該模型分析得出事故直接原因、間接原因、根本原因及事故致因鏈，明確必要安全信息不充分和安全欺騙行為對(duì)各組織行為模式的影響。